液压混合动力技术在装载机中的应用.pdf

第 6期 总第 1 9 3 期 2 0 1 5年 1 2月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NE ERI NG ＆ AUTOMAT1 0N No．6 De c ． 文章编号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 0 1 5 0 6 0 1 8 4 0 2 液压混合动力技术在装载机中的应用眯 韩慧仙 湖南机 电职业技术学院 ，湖南 长沙4 1 0 1 5 1 摘 要 介绍 了混合 动力技术 国内外 的研 究现状 、当前应用于工程机 械上的混合动力的系统结构 、连接方 式及 其技术特点，通过实例说 明 了液压并联 混合 动力在装载机行 走液压系统 的制动能量 回收方面 的特 点和优势 ， 并指 出了存在的问题及 后续的研 究方向。 关键词 装载机；液压 混合 动力；节能 中圈分类号TH2 4 文献标识码 B 0 引言 装载机可以实现多种作业功能 ， 其操作灵活、 使用 方便 、 作业速度快 ， 所以在土石方施工中得到了广泛使 用。传统装载机的发动机功率较大， 装载机的质量也 很大 ， 正常作业时 ， 装载机的油耗非常大 ， 一般每天消 耗燃油 2 0 0 L ～4 0 0 L， 排放 大量有 害气体 ， 对大气环 境造成污染 ； 装载机作业时发出的噪声也较高 ， 对周围 环境造成噪声 污染 。装载机保有量大 、 耗油高 、 排放 高， 其节能减排问题一直是行业内密切关注的课题。 1 装载 机节 能技 术研 究现 状 1 ． 1 动 力元件 的节 能空 间 装载机的动力 由发动机产生 ， 经过液压系统、 液力 变矩器 、 变速箱、 驱动桥等传动部件到达行走和工作系 统。多年来 ， 各元件生产厂家对各 自的产品进行 了许 多优化设计 ， 使得各元件的局部效率得到了很大的提 高， 但是想通过技术手段继续 提高元件的效率和匹配 特性变得十分困难 ， 节能空间也越来越小 。 1 ． 2混合 动力技 术 装载机在作业过程中存在大量的往复运动， 伴随 着作业过程产生的动能和势能， 如不加以回收利用 ， 将 会产生很大的能量损失 。因此 ， 装载机的混合动力和 能量回收技术可有效利用能量 ， 提高效率 ， 降低油耗 、 排放和噪声。具有混合动力系统的装载机具有不止一 个 动力 源 ， 一 个是 发动机 ， 另 一个是 液压 蓄能 器 。蓄能 器的工作过程分为能量 回收和能量释放两个 阶段， 在 能量回收阶段 ， 混合动力系统通过液压电气控制方式 将装载机的制动能量转化为液压能存储在蓄能器中； 在能量释放阶段 ， 混合动力系统通过液压 电气方式将 蓄能器中的能量输 出到行走驱动系统 ， 单独或者辅助 发动机对装载机进行行走驱动。能量吸收和辅助驱动 构成 了能量循环， 有效降低了装载机的油耗 、 排放和噪 声 ， 是一种新型的节能技术。 国外如美 国、 日本和德国等对混合动力展开 了多 年的研究 ， 其技术较领先 ， 日本企业在 2 0 0 3年就开发 出了油电混合动力 的装载机。随后 ， 欧洲 的工程机械 企业 也 开始 研发 混合 动 力 的轮式 装 载机 。美 国从 2 0 0 4年开始 陆续推出了具有液压混合动力技 术的多 功能作业车、 公交车、 环卫车和伸缩臂叉车等。 目前 ， 德 国 的力 士乐 公 司已经在 环卫 车 、 物 料搬 运车 、 单 斗挖 掘机等工程机械上应用 了液压混合动力技术 ， 并且形 成 了产业 化 。 最近几年 ， 国内的众多科研机构也开始研究混合 动力技术 ， 包括柳工推出的 C L G 8 6 2 - HYB R I D电动混 合动力装载机 、 徐工集团推出的 Z L 5 0 G液压混合动力 装载机、 山河智能推 出的搭载油液混合动力技术的单 斗挖掘机等。 2 液压混合动力的技术路线 液压混合动力系统的主要组成部件有 ； 液压泵马 达、 蓄能器、 传感器、 主控制器和动力耦合器等。根据动 力在系统中的传动路线来划分， 液压混合动力系统基本 可 以划分 为 3种不 同的类 型 串联 式 、 并联式和混联 式 。 2 ． 1 串联 式 如果混合动力系统 中的主要零部件包括柴 油机 、 变量液压泵、 控制阀组 、 传感器、 控制器 、 蓄能器和泵马 达等 ， 并且这些元件按照功率流动的方向是 串联连接 的， 该方式称为液压 串联混合动力系统。该系统功率 调节和控制方便， 系统响应快速 ， 但是功率传递过程中 的损耗过大 ， 导致节能效果不明显 ， 因此 ， 该动力系统 特别适合 中小型的液压车辆和工程机械。液压串联混 合动力系统传动原理如图 1 所示。 2 ． 2 并联 式 如果液压并联混合动力系统中的主要零部件有柴 油机 、 蓄能器、 控制阀组、 控制器和泵马达等， 而且车辆 的驱动能源可单独由柴油机提供 ， 也可以单独 由液压 蓄能器提供 ， 两套能源既可以单独工作 ， 也可以联合工 作 ， 则称之为液压并联混合动力系统 。该 系统传动效 长沙市科技计划重点项 目 K1 4 o 3 2 o 9 1 1 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 0 8 ；修订 日期 2 0 1 5 1 0 2 9 作者简介 韩慧仙 1 9 7 6 一 ，女 ，山西寿阳人 ，副教授 ，硕士 ，从事机 电一体化教学工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m